JP2758558B2 - ウェーハハンドリング装置 - Google Patents

ウェーハハンドリング装置

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JP2758558B2 JP5310299A JP31029993A JP2758558B2 JP 2758558 B2 JP2758558 B2 JP 2758558B2 JP 5310299 A JP5310299 A JP 5310299A JP 31029993 A JP31029993 A JP 31029993A JP 2758558 B2 JP2758558 B2 JP 2758558B2
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    • Y10S414/141—Associated with semiconductor wafer handling includes means for gripping wafer

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ウェーハの位置決め精
度をそれ程必要とせず、異なる口径のウェーハをハンド
リングすることができ、複数のウェーハを一度に洗浄す
るカセットレスウェーハ自動洗浄装置に設けられるウェ
ーハハンドリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子製造において、その素材とな
る半導体単結晶からなるウェーハ（以下ウェーハとす
る）の表面に付着した不純物や異物は半導体素子の性能
に悪影響を及ぼす。
【０００３】そこで、ウェーハの製造工程の中には洗浄
工程が含まれており、この洗浄工程ではウェーハが種々
の方法によって洗浄されるが、ウェーハの洗浄方法には
大別して物理的洗浄方法と化学的洗浄方法とがある。
【０００４】上記物理的洗浄方法としては、洗浄ブラシ
等を用いてウェーハ表面に付着した不純物を直接除去す
る方法、噴射ノズルから加圧流体をウェーハの一部又は
全体に向けて噴射し、これによって不純物を除去する方
法、ウェーハを液中に浸漬してこれに超音波を当てて該
ウェーハに付着した不純物を除去する方法（超音波洗浄
法）等がある。
【０００５】又、上記化学的洗浄方法としては、種々の
薬剤、酵素等によってウェーハ表面に付着した不純物を
化学的に分解除去する方法等がある。尚、物理的洗浄方
法と化学的洗浄方法が併用されることもある。
【０００６】ところで、半導体素子の製造分野において
は、近年における半導体素子の高集積化の傾向に伴って
ウェーハが大口径化し、複数枚のウェーハを一度にプラ
スチック製のキャリアカセットに収容して洗浄する従来
の方式によれば多大な労力を要する。
【０００７】又、ウェーハをキャリアカセットに収容し
て運搬する方式をとると、ウェーハとキャリアカセット
との接触等によって、ウェーハにパーティクル等が付着
してウェーハが汚染されるという問題も生じる。
【０００８】本願出願人はウェーハを１枚ずつハンドリ
ングして、これを複数の洗浄槽の洗浄液中に順次浸漬せ
しめ、ウェーハを１枚ずつ洗浄する毎葉式のカセットレ
スウェーハ自動洗浄装置を既に提案し（特開平５−３６
６６７号）、これとともにウェーハを１枚ずつハンドリ
ングして毎葉式のカセットレスウェーハ自動洗浄装置に
搬送するためのウェーハハンドリング装置についても提
案した（特開平５−４７７２９号）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記した毎葉式のカセ
ットレスウェーハ自動洗浄装置は、従来のキャリアカセ
ットに複数枚のウェーハを収容して洗浄する方式に較べ
て、労力は大幅に軽減され、かつキャリアカセットに起
因するウェーハの汚染等の問題は解消し、好評を得てい
る。
【００１０】しかしながら、上記した毎葉式のカセット
レスウェーハ自動洗浄装置では１枚ずつ洗浄するため
に、その生産性をこれ以上向上させることができないと
いう問題があった。
【００１１】そこで、本発明者は、カセットレスウェー
ハ自動洗浄装置の洗浄の生産性を向上させるべく検討を
重ねた結果、ウェーハを１枚ずつハンドリングする代わ
りに複数枚のウェーハを一度にハンドリングすることに
より、洗浄の生産性を自在に向上させることが可能とな
ることに着目し、本発明を完成した。
【００１２】本発明は、ウェーハの位置決め精度をそれ
程必要とせず、異なる口径のウェーハをハンドリングす
ることができ、動作の信頼性の高いにもかかわらず、機
構が簡単で、低いコストで製造でき、複数枚のウェーハ
を一度に洗浄するカセットレスウェーハ自動洗浄装置を
効果的に実現することのできるウェーハハンドリング装
置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、水平動自在に支持される外軸と、該外軸
内に摺動自在に挿通される内軸と、該外軸及び内軸の各
端部に相対向せしめて取り付けられた一対のハンドリン
グ部材と、該外軸及び内軸を互いに逆方向に移動せしめ
る駆動手段とを有するウェーハハンドリング装置であ
り、該ハンドリング部材の相対向する面にウェーハを支
持する支持部を複数個設けるようにしたものである。
【００１４】前記外軸及び内軸、即ち一対のハンドリン
グ部材を互いに逆方向に同量だけ移動せしめるように作
動するのがウェーハハンドリングの観点からいって好適
である。
【００１５】該一対のハンドリング部材の逆方向への同
量移動の機構としては、該外軸及び内軸の各後端部に取
り付けられた外軸アーム及び内軸アームと、該外軸アー
ム及び内軸アームに連結されたタイミングベルトと、該
タイミングベルトを回転駆動せしめる駆動手段とから構
成することができる。
【００１６】上記ハンドリング部材を幅広板状体にて形
成し、該ハンドリング部材の相対向する面に設けられた
支持部を支持凹溝とし、該支持凹溝に隣接して水抜きス
リットを開穿しておけば、相対向するハンドリング部材
を互いに近接せしめ、即ち閉じる方向に移動せしめる際
に、洗浄液の該ハンドリング部材からの排除が迅速に行
われ、洗浄液がハンドリング動作に悪影響を及ぼす現象
が回避される利点がある。
【００１７】上記外軸及び内軸の移動距離を制御するこ
とにより、口径の異なるウェーハを自在に支持すること
ができる。該外軸及び内軸の移動距離をウェーハの口径
に応じて制御する手段としては種々の技術を適用するこ
とができるが、例えば、ウェーハの口径に対応して、複
数個のセンサーを設置しておき、このセンサーからの信
号により駆動手段を制御し、またロータリエンコーダに
より駆動モータの回転数を制御する等がある。
【００１８】
【作用】本発明によれば、駆動手段を駆動して外軸及び
内軸を互いに逆方向に移動せしめると、これらの外軸及
び内軸に取付けられたハンドリング部材が開閉し、垂直
に起立する複数枚のウェーハはハンドリング部材によっ
て垂直に支持されて搬送され、該複数枚のウェーハが複
数の洗浄槽の洗浄液中に順次浸漬せしめられ、当該ウェ
ーハは複数枚ずつ自動的に洗浄されるものである。
【００１９】
【実施例】以下に本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１は本発明に係るウェーハハンドリング
装置２０の概略斜視図、図２はウェーハハンドリング装
置２０の駆動機構を示す上面説明図及び図３は同じく駆
動機構を示す断面説明図である。
【００２０】図１において、２１は上下動自在な軸２２
の上端に固着されたベース部材である。該ベース部材２
１には二重軸構造を成す中空状の外軸２３と内軸２４が
水平動自在に支持されている。
【００２１】該中空状の外軸２３はベース部材２１に設
けられた軸受２５に水平動自在に支承されており、該外
軸２３内には小径の内軸２４が摺動自在に挿通されてい
る。これら外軸２３及び内軸２４の各々の先端部には、
複数枚のウェーハＷを同時にハンドリングするハンドリ
ング部材２７，２８が垂直に支持されており、後端部に
は外軸アーム２９及び内軸アーム３０がそれぞれ取り付
けられている。
【００２２】該ハンドリング部材２７，２８は、幅広板
状体によって形成されており、その相対向する内面に
は、ウェーハＷを支持するための複数個の支持部３１が
設けられている。この支持部３１は、ウェーハＷを当接
支持できる形状を有していればよいもので、図１及び図
４には凹溝を穿設して支持凹溝３１とした例が示されて
いる。
【００２３】該支持凹溝３１の断面形状は、ウェーハＷ
を当接支持できればよいものであるが、例えば図５に示
すように、ウェーハＷの厚さよりも幅の広い開口幅を有
する断面形状を有している。このように、ウェーハＷの
形状に対して余裕のある溝形状を採用することにより、
該ハンドリング部材２７，２８の位置決め精度をあまり
シビアーでなく設定できるという利点がある。また、該
支持凹溝３１の底部は図４及び図５のように開口してい
ない形状を採用してもよいし、図７に示すようにその底
部を開口して形成することもできる。
【００２４】該ハンドリング部材２７，２８の形状とし
ては、図１に示した形状に限定されるものではなく、例
えば、図６に示すごとく、径大部３１ａ，３１ａを径小
部３１ｂで接続してなる鼓状体を連続形成した形状を有
する一対の支持部材３１ｃ，３１ｃを支持基板３１ｄに
垂設された係止軸３１ｅに係止し、該径大部３１ａの中
央部に形成された凹溝３１ｆ，３１ｆによってウェーハ
の支持部を形成することもできる。
【００２５】また、該支持凹溝３１に隣接して水抜きス
リット３３が開穿されている（図１及び図４）。この水
抜きスリット３３を開穿しておくことにより、相対向す
るハンドリング部材を互いに近接せしめ、即ち閉じる方
向に移動せしめる際に、洗浄液の該ハンドリング部材か
らの排除が迅速に行われ、洗浄液がハンドリング動作に
悪影響を及ぼす現象が回避される利点がある。この水抜
きスリット３３の形状は、該ハンドリング部材から洗浄
液の排除を行えればよいもので、図７に示すように、下
端部が開放した櫛状の形状としてもよい。
【００２６】図２及び図３に示すように、該ベース部材
２１の基板２１ａ上には一対のプーリ３２，３４が軸受
台３２ａ，３４ａを介して設置されている。一方のプー
リ３２には、駆動モータ３６が接続されている。該プー
リ３２，３４にはタイミングベルト３８が巻回されてい
る。尚、４１は伸縮自在なベローズで、該内軸２４の外
軸２３から延出する部分に、該内軸２４の外周に接触し
ないで被覆するように取付けられている。該ベローズ４
１は、上記内軸２４及び外軸２３の摺動部分が発塵した
場合に、支持されるウェーハＷ上への塵の落下を防止す
る作用を果たす。
【００２７】該タイミングベルト３８には、上部ブロッ
ク４０及び下部ブロック４２が取り付けられている。該
上部ブロック４０は前記外軸アーム２９と上部スプリン
グ４４を介在して接続されている。一方、該下部ブロッ
ク４２は前記内軸アーム３０と下部スプリング４６を介
在して接続されている。
【００２８】該上部及び下部のスプリング４４，４６は
前記ハンドリング部材２７，２８によるウェーハＷの保
持状態を調整する作用を行う。換言すれば、ウェーハＷ
を保持、即ち該ハンドリング２７，２８が互いに近接す
る時は、ゆっくりと動作せしめ、一方ウェーハＷの保持
を解除、即ち該ハンドリング２７，２８が互いに離間す
る時は、速やかに作動せしめるように作用する。
【００２９】４８は該上部ブロック４０の設けられた上
部押圧ピン、５０は該下部ブロック４２に設けられた下
部押圧ピンである。該上部及び下部の押圧ピン４８，５
０は、上記外軸アーム２９及び内軸アーム３０にそれぞ
れ設けられた上部受け板５２及び下部受け板５４を押圧
して該タイミングベルト３８の回転力を該外軸２３及び
内軸２４に伝達するように働く。
【００３０】５６及び５８は第一及び第二の位置決めセ
ンサーで、該タイミングベルト３８に取り付けられた第
一及び第二の被検知ブロック６０及び６２を検知するこ
とによって、前記駆動モータ３６の駆動制御を行い、タ
イミングベルト３８の移動距離、即ちハンドリング部材
２７，２８の開閉間隔の制御を行う。この第一及び第二
の位置決めセンサー５６，５８を異なる口径のウェーハ
毎に設置することにより、異口径ウェーハのハンドリン
グを容易に行うことができる。また、異口径のウェーハ
のハンドリングを行う手段は、上記第一及び第二の位置
決めセンサー５６，５８を利用する以外にも種々の方法
があるが、例えばロータリエンコーダにより駆動モータ
の回転数を制御することにより行うことが可能である。
【００３１】上記の構成により、駆動モータ３６を正回
転させて、該タイミングベルト３８を図３において左回
転させると、外軸２３と内軸２４は互いに逆方向に同量
だけ移動し、それらの先端に取付けられたハンドリング
部材２７，２８は閉じる方向に移動する。また、駆動モ
ータ３６を逆回転させて、該タイミングベルト３８を図
３において右回転させると、外軸２３と内軸２４は互い
に逆方向に同量だけ移動し、それらの先端に取付けられ
たハンドリング部材２７，２８は開く方向に移動する。
【００３２】なお、ハンドリング部材２７，２８が閉じ
る方向に移動するときは、上部スプリング４４及び下部
スプリング４６の作用により、該ハンドリング部材２
７，２８は該スプリング４４，４６の力に抗してウェー
ハＷに近接し、衝撃を吸収しつつウェーハＷの外周に当
接するからウェーハＷが過大な力を受けて破損すること
はない。
【００３３】また、該ハンドリング部材２７，２８が開
く方向に移動するときは、前記上部押圧ピン４８が上部
受け板５２を押圧し、同時に前記下部押圧ピン５０が下
部受け板５４を押圧して、該ハンドリング部材２７，２
８は速やかにウェーハＷから離間し、ウェーハＷの保持
を解除する。
【００３４】上記実施例では、外軸２３及び内軸２４を
移動させる駆動機構としては、駆動モータ３６、プーリ
３２，３４、タイミングベルト３８等により構成したも
のを好ましい例として示したが、外軸２３及び内軸２４
が逆方向に移動する機構を採用すればよいもので、駆動
モータ３６以外にも、エアシリンダ等の公知のアクチュ
エータ手段を用いた駆動機構を適用できることは言うま
でもない。
【００３５】続いて、本発明のウェーハハンドリング装
置２０を備えたウェーハ自動洗浄装置Ｘによるウェーハ
Ｗの洗浄について簡単に説明しておく。図８、図９及び
図１０は、本発明に係るウェーハハンドリング装置２０
ａ〜２０ｄを備えるウェーハ自動洗浄装置Ｘの正面図、
平面図及び側面図である。該自動洗浄装置Ｘは、ローダ
部Ａ、洗浄槽Ｂ〜Ｋ、乾燥槽Ｌ及びアンローダ部Ｍを有
している。
【００３６】前工程である研磨工程において、その表面
を鏡面研磨されたウェーハＷは、図８及び図９に示すよ
うに、そのまま継続してローダ部Ａを構成するベルトコ
ンベア６４により１バッチを構成する複数枚ずつカセッ
ト６６に収容されて搬入され、該ベルトコンベア６４の
先端部に達すると、ウェーハＷは、不図示の装置によ
り、下から上へ突き上げられ、ウェーハハンドリング装
置２０ａのハンドリング部材２７，２８によって垂直状
態で把持される。
【００３７】この垂直に把持された複数枚のウェーハＷ
は、ウェーハハンドリング装置２０ａによってハンドリ
ングされて洗浄槽Ｂ〜Ｄに収容された洗浄液中に浸漬さ
れて洗浄され。次いで、これらのウェーハＷは、ウェー
ハハンドリング装置２０ｂによってハンドリングされ、
洗浄槽Ｅ〜Ｇに浸漬され、同様にウェーハハンドリング
装置２０ｃ，２０ｄによって、洗浄槽Ｈ〜Ｋ及び乾燥槽
Ｌ、アンローダ部Ｍに順次自動的に搬送され、これに対
する一連の洗浄処理がなされる。なお、符号６８は窓で
ある。
【００３８】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、ウェ
ーハの位置決め精度をそれ程必要とせず、異なる口径の
ウェーハをハンドリングすることができ、動作の信頼性
の高いにもかかわらず、機構が簡単で、低いコストで製
造でき、複数枚のウェーハを一度に洗浄するカセットレ
スウェーハ自動洗浄装置を効果的に実現することができ
るという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るウェーハハンドリング装置の一例
を示す概略斜視図である。
【図２】本発明のウェーハハンドリング装置の駆動機構
の一例を示す概略上面説明図である。
【図３】本発明のウェーハハンドリング装置の駆動機構
の一例を示す概略断面説明図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。
【図５】ハンドリング部材の支持凹溝によるウェーハの
支持状態を示す断面説明図である。
【図６】本発明におけるハンドリング部材の他の例を示
す部分斜視図である。
【図７】本発明におけるハンドリング部材の更に他の例
を示す部分斜視図である。
【図８】本発明に係るウェーハハンドリング装置を備え
るウェーハ自動洗浄装置の正面図である。
【図９】図８の平面図である。
【図１０】図８の側面図である。
【符号の説明】
２０，２０ａ〜２０ｄ ウェーハハンドリング装置 ２１ ベース部材 ２３ 外軸 ２４ 内軸 ２７，２８ ハンドリング部材 ２９ 外軸アーム ３０ 内軸アーム ３１ 支持凹溝 ３３ 水抜きスリット ３８ タイミングベルト ４０ 上部ブロック ４２ 下部ブロック ４４，４６ スプリング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ａ Ｄ

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水平動自在に支持される外軸と、該外軸
    内に摺動自在に挿通される内軸と、該外軸及び内軸の各
    先端部に相対向せしめて取り付けられた一対のハンドリ
    ング部材と、該外軸及び内軸を互いに逆方向に移動せし
    める駆動機構とを有するウェーハハンドリング装置であ
    り、該ハンドリング部材の相対向する面にウェーハを支
    持する支持部を複数個設けることを特徴とするウェーハ
    ハンドリング装置。
  2. 【請求項２】 前記外軸及び内軸を互いに逆方向に同量
    だけ移動せしめることを特徴とする請求項１記載のウェ
    ーハハンドリング装置。
  3. 【請求項３】 水平動自在に支持される外軸と、該外軸
    内に摺動自在に挿通される内軸と、該外軸及び内軸の各
    先端部に相対向せしめて取り付けられた一対のハンドリ
    ング部材と、該外軸及び内軸の各後端部に取り付けられ
    た外軸アーム及び内軸アームと、該外軸アーム及び内軸
    アームに連結されたタイミングベルトと、該タイミング
    ベルトを回転駆動せしめる駆動手段とを有するウェーハ
    ハンドリング装置であり、該ハンドリング部材の相対向
    する面にウェーハを支持する支持部を複数個設けること
    を特徴とするウェーハハンドリング装置。
  4. 【請求項４】 上記ハンドリング部材を幅広板状体にて
    形成し、該ハンドリング部材の相対向する面に設けられ
    た支持部が支持凹溝であり、該支持凹溝に隣接して水抜
    きスリットを開穿することを特徴とする請求項１、２又
    は３記載のウェーハハンドリング装置。
  5. 【請求項５】 上記外軸及び内軸の移動距離を制御する
    ことにより、口径の異なるウェーハを支持可能としたこ
    とを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のウ
    ェーハハンドリング装置。
JP5310299A 1993-12-10 1993-12-10 ウェーハハンドリング装置 Expired - Lifetime JP2758558B2 (ja)

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JP5310299A JP2758558B2 (ja) 1993-12-10 1993-12-10 ウェーハハンドリング装置
DE69422897T DE69422897T2 (de) 1993-12-10 1994-11-29 Handhabungsvorrichtung für Halbleiterplatten
EP94308815A EP0657919B1 (en) 1993-12-10 1994-11-29 Device for handling wafers
US08/352,654 US5595412A (en) 1993-12-10 1994-12-09 Device for handling wafers

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JP5310299A JP2758558B2 (ja) 1993-12-10 1993-12-10 ウェーハハンドリング装置

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JPH07161670A JPH07161670A (ja) 1995-06-23
JP2758558B2 true JP2758558B2 (ja) 1998-05-28

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ID=18003556

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